KR20220040751A - Cooling plate of battery pack - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a cooling plate of a battery pack made of a hybrid material so as to increase structural rigidity and improve a thermal insulation function while maintaining cooling performance, which includes: a plate-shaped first member; and a second member which is arranged to be in contact with the first member, configures a cooling water flow path by forming a concave unit on a surface in contact with the first member, and has a hollow unit therein, wherein the second member can include a material having lower thermal conductivity and higher strength than the first member.

Description

배터리팩의 냉각플레이트 {Cooling plate of battery pack}Cooling plate of battery pack

본 발명은, 예컨대 전기자동차용 배터리팩에서, 냉각 성능을 유지하면서 동시에 구조 강성을 높이고 단열 기능이 향상되도록 하이브리드 재질로 된 배터리팩의 냉각플레이트에 관한 것이다. The present invention relates to, for example, in a battery pack for an electric vehicle, a cooling plate for a battery pack made of a hybrid material so as to maintain cooling performance while at the same time increase structural rigidity and improve thermal insulation function.

전기자동차의 배터리팩은 충/방전 중에 배터리셀에서 발열을 동반하므로 이를 효과적으로 냉각하지 않으면 화재가 발생할 수 있다. 또한, 전기자동차의 주행거리를 늘리기 위해, 주어진 케이스의 공간 내에 최대한 많은 배터리셀을 장착하도록 설계되고 있어, 배터리를 효과적으로 냉각하는 방법이 더욱 중요하다. Since the battery pack of an electric vehicle generates heat from the battery cell during charging/discharging, if it is not cooled effectively, a fire may occur. In addition, in order to increase the mileage of the electric vehicle, it is designed to mount as many battery cells as possible in the space of a given case, so a method of effectively cooling the battery is more important.

이와 같이 전기자동차용 배터리팩이 고용량화됨에 따라 배터리팩의 냉각시스템에는 냉각수를 순환하는 수랭 방식이 적용되고 있다. 일반적인 수랭 방식의 냉각시스템은 냉각플레이트 내에 냉각수를 담고 있고 펌프의 구동으로 냉각수를 순환하도록 구성된다. As such, as battery packs for electric vehicles have a higher capacity, a water cooling method that circulates cooling water is applied to the cooling system of the battery pack. A general water cooling type cooling system contains cooling water in a cooling plate and is configured to circulate the cooling water by driving a pump.

냉각플레이트는, 배터리셀에서 발생한 열을 냉각수를 통해 외부로 방출하는 냉각 기능뿐 아니라 배터리셀의 무게를 구조적으로 지지하는 역할을 한다. 이와 동시에 외부 충격이 전달되더라도 파괴에 의한 냉각수의 누수가 발생하지 않도록 하는 기계적 강성과, 혹한기/혹서기에 외부로부터 전달되는 열과 냉기를 효과적으로 차단하는 단열 기능도 요구된다. The cooling plate serves to structurally support the weight of the battery cell as well as a cooling function of discharging heat generated from the battery cell to the outside through the cooling water. At the same time, mechanical rigidity that prevents leakage of cooling water due to destruction even when an external shock is transmitted, and an insulating function that effectively blocks heat and cold air transmitted from the outside in cold/hot seasons are also required.

이러한 냉각플레이트는 열전도도가 높은 알루미늄 소재를 주로 사용한다. 예를 들어, 냉각플레이트는 알루미늄으로 된 상판과 하판으로 구성된다. 상판은 배터리셀과 접촉하며, 하판은 냉각수가 흐르도록 내부에 유로(Channel)를 형성한다. Such a cooling plate mainly uses an aluminum material with high thermal conductivity. For example, the cooling plate is composed of an upper plate and a lower plate made of aluminum. The upper plate is in contact with the battery cell, and the lower plate forms a channel inside so that the coolant flows.

이러한 알루미늄 재질의 하판은 배터리셀을 구조적으로 지지해야 하므로 구조 강성을 위해 알루미늄을 두껍게 적용해야 하고, 이로써 배터리팩의 비용을 상승시킨다. 또, 외부에서 들어오는 열을 차단하기 위해, 하판의 외면에는 단열재가 추가되어야 하는데, 이에 따라 배터리팩은 복잡한 구조를 갖게 된다. Since the lower plate made of such aluminum has to structurally support the battery cell, it is necessary to apply thick aluminum for structural rigidity, thereby increasing the cost of the battery pack. In addition, in order to block incoming heat from the outside, an insulating material must be added to the outer surface of the lower plate, and accordingly, the battery pack has a complex structure.

(특허문헌 1) KR 1780735 B1 (Patent Document 1) KR 1780735 B1

본 발명은, 냉각 성능을 유지하면서 동시에 구조 강성을 높이고 단열 기능이 향상되도록 하이브리드 재질로 된 배터리팩의 냉각플레이트를 제공하는 데에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a cooling plate for a battery pack made of a hybrid material so as to increase structural rigidity and improve thermal insulation function while maintaining cooling performance.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트는, 판 형상의 제1 부재; 및 상기 제1 부재에 접하도록 배치되고, 상기 제1 부재와 접하는 표면에 오목부가 형성되어 냉각수 유로를 구성하며, 내부에 중공부를 갖춘 제2 부재를 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재보다 열전도도가 낮으면서 고강도인 재질을 포함할 수 있다. A cooling plate of a battery pack according to an embodiment of the present invention includes: a plate-shaped first member; and a second member disposed in contact with the first member, a second member having a recessed portion formed on a surface in contact with the first member to constitute a cooling water flow path, and having a hollow portion therein, wherein the second member comprises the first member It may include a material having lower thermal conductivity and higher strength.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 냉각 성능을 유지하면서 동시에 구조 강성을 높이고 단열 기능이 향상되며, 비용을 절감할 수 있다. As described above, according to the present invention, while maintaining the cooling performance, the structural rigidity is increased, the thermal insulation function is improved, and the cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 냉각플레이트가 적용되는 배터리팩에서 커버를 생략한 채로 도시한 케이스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트를 도시한 단면도 및 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트를 도시한 단면도 및 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트를 도시한 단면도 및 부분 확대도이다. 1 is a perspective view of a case in which a cover is omitted in a battery pack to which a cooling plate of the present invention is applied.
2 is a cross-sectional view and a partially enlarged view showing a cooling plate of the battery pack according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view and a partially enlarged view illustrating a cooling plate of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view and a partially enlarged view illustrating a cooling plate of a battery pack according to a third embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings.

도 1은 본 발명의 냉각플레이트가 적용되는 배터리팩에서 커버를 생략한 채로 도시한 케이스의 사시도이다. 1 is a perspective view of a case in which a cover is omitted in a battery pack to which a cooling plate of the present invention is applied.

배터리팩은 케이스(1), 복수의 배터리셀(미도시), 냉각플레이트(2)를 포함할 수 있다. The battery pack may include a case 1 , a plurality of battery cells (not shown), and a cooling plate 2 .

케이스(1)는 케이스 본체(10)와 커버(미도시)를 포함할 수 있다. 케이스 본체는 바닥판(11)과, 바닥판을 둘러싸는 측벽(12)을 포함할 수 있다. The case 1 may include a case body 10 and a cover (not shown). The case body may include a bottom plate 11 and a side wall 12 surrounding the bottom plate.

케이스 본체(10)와 커버는 내부에 공간을 형성하도록 서로 결합될 수 있다. 일례로, 케이스 본체의 측벽(12) 테두리를 따라 플랜지부(13)가 형성되고, 플랜지부와 커버가 서로 중첩된 후 볼트 및 너트 등과 같은 고정구에 의해 조립될 수 있다. The case body 10 and the cover may be coupled to each other to form a space therein. For example, the flange portion 13 is formed along the edge of the side wall 12 of the case body, and after the flange portion and the cover overlap each other, it may be assembled by a fastener such as a bolt or a nut.

케이스(1)는 대략 직육면체의 형상을 갖고서 그 내부 공간에는 복수의 배터리셀(미도시)이 수납될 수 있다. The case 1 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and a plurality of battery cells (not shown) may be accommodated in the inner space thereof.

전기자동차의 경우에, 케이스(1)는 차체를 구성하는 언더 플로어 패널에 고정되게 설치될 수 있다. In the case of an electric vehicle, the case 1 may be fixedly installed on an underfloor panel constituting a vehicle body.

도시되지 않은 복수의 배터리셀은 서로 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결된다. 예컨대, 수십 개의 배터리셀을 조합하여 하나의 배터리모듈이 구성될 수 있고, 배터리팩은 서로 전기적으로 연결된 복수의 배터리모듈을 포함할 수 있다. A plurality of battery cells (not shown) are electrically connected to each other in series or in parallel. For example, one battery module may be configured by combining dozens of battery cells, and the battery pack may include a plurality of battery modules electrically connected to each other.

복수의 배터리셀은 배터리팩의 외부에 있는 전자 기기에 연결되어 전원을 공급하는 방전 동작을 수행하거나, 외부의 전자 기기로부터 전원을 공급받는 충전 동작을 수행한다.The plurality of battery cells are connected to an electronic device outside the battery pack and perform a discharging operation of supplying power or a charging operation of receiving power from an external electronic device.

각각의 배터리셀에서 발생한 열은 배터리셀과 케이스 본체(10) 사이에 개재된 냉각플레이트(2)를 통해 그 안에 담겨있는 냉각수로 전달된다. 냉각수는 배터리셀로부터 열을 받아서 냉각플레이트 및 배터리팩의 외부로 배출된 후, 공기와의 열교환을 통해 배터리셀의 열을 전달하고 냉각된 다음에 냉각플레이트로 다시 유입되어 순환한다. The heat generated in each battery cell is transferred to the cooling water contained therein through the cooling plate 2 interposed between the battery cell and the case body 10 . The cooling water receives heat from the battery cells and is discharged to the outside of the cooling plate and the battery pack, transfers the heat of the battery cells through heat exchange with air, is cooled, and then flows back into the cooling plate and circulates.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트를 도시한 단면도 및 부분 확대도이다. 2 is a cross-sectional view and a partially enlarged view showing a cooling plate of the battery pack according to the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트(2)는 제1 부재(21)와 제2 부재(22)를 포함할 수 있다. The cooling plate 2 of the battery pack according to the first embodiment of the present invention may include a first member 21 and a second member 22 .

제1 부재(21)는 판 형상의 부재로서, 배터리셀과 직접 접촉할 수 있다. 이러한 제1 부재는 배터리셀에서 발생한 열을 냉각수에 전달하여 냉각수를 통해 외부로 방출할 수 있어야 한다. 이에 따라, 제1 부재는 배터리셀로부터 열을 원활히 전달하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금 등과 같이 열전도도가 우수한 재질로 형성될 수 있다. The first member 21 is a plate-shaped member and may be in direct contact with the battery cell. The first member should be capable of transferring heat generated in the battery cell to the cooling water and discharging it to the outside through the cooling water. Accordingly, the first member may be formed of a material having excellent thermal conductivity, such as aluminum or an aluminum alloy, in order to smoothly transfer heat from the battery cell.

제1 부재(21)에서, 배터리셀과 접촉하는 표면의 반대쪽 표면에는 냉각수로 방열하기 위해 소정 길이로 연장한 복수의 핀(Fin)부재(23)가 형성될 수 있다. 이와 같은 핀부재로 인하여, 제1 부재의 표면으로부터 냉각수에 열전달이 가능한 표면적이 증가하면서 냉각 성능이 향상될 수 있는 장점이 있다. In the first member 21 , a plurality of fin members 23 extending to a predetermined length may be formed on a surface opposite to the surface in contact with the battery cell to dissipate heat to the coolant. Due to such a fin member, there is an advantage that cooling performance can be improved while a surface area capable of transferring heat from the surface of the first member to the cooling water is increased.

제2 부재(22)는 내부에 중공부(24)를 갖춘 챔버 부재로서, 제1 부재(21)와 접하는 표면에 오목부(25)가 형성되어 제1 부재와 결합함으로써 제1 부재와 오목부 사이의 공간 내로 냉각수가 흐르는 냉각수 유로(20)를 구성할 수 있다.The second member 22 is a chamber member having a hollow part 24 therein, and a recessed part 25 is formed on a surface in contact with the first member 21 to engage with the first member, thereby forming the first member and the recessed part. The cooling water flow path 20 through which the cooling water flows into the space therebetween may be configured.

여기서, 전술한 제1 부재(21)의 복수의 핀부재(23)는 제2 부재(22)의 오목부(25)에 대응되게 배치되고 오목부를 향해 돌출되게 형성될 수 있다. Here, the plurality of pin members 23 of the first member 21 described above may be disposed to correspond to the concave portion 25 of the second member 22 and may be formed to protrude toward the concave portion.

제2 부재(22)는 대략 직육면체의 형상을 갖고서 그 내부의 중공부(24)에는 공기 또는 아르곤 가스 등과 같은 단열 가스가 수용될 수 있다.The second member 22 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and an insulating gas such as air or argon gas may be accommodated in the hollow part 24 therein.

여름철 외부의 고온이나 겨울철 저온 환경에서 극심한 온도 변화가 발생하면 배터리셀의 성능이 저하되므로 이를 방지하기 위해 외부로부터 열이 전파되거나 내부의 열을 잃지 않도록 냉각플레이트(2) 자체의 단열 성능이 중요하다. When an extreme temperature change occurs in a high temperature outside in summer or low temperature in winter, the performance of the battery cell deteriorates. .

제2 부재(22)가 중공부(24)를 갖추고 중공부 내에 단열 가스가 채워짐으로써, 외부의 열 또는 냉기를 차단하는 단열 효과가 발휘될 수 있다.Since the second member 22 has the hollow part 24 and the heat insulating gas is filled in the hollow part, the heat insulating effect of blocking external heat or cold air can be exhibited.

또한, 중공부(24)를 갖춘 제2 부재(22)는, 예를 들어 전기자동차의 경우에, 차체의 하부로부터 외부의 충격이 가해져도 충격에너지를 흡수할 수 있는 완충 공간을 확보할 수 있다. 즉, 중공부가 완충부의 역할을 수행할 수 있다. In addition, the second member 22 provided with the hollow part 24 can secure a buffer space capable of absorbing impact energy even when an external impact is applied from the lower part of the vehicle body in the case of an electric vehicle, for example. . That is, the hollow part may perform the role of the buffer part.

더욱이, 제2 부재(22)는 단열 성능에 유리한 재질이 채택되어 형성될 수 있는데, 예를 들면 알루미늄, 강재 등에 비해 열전도도가 낮은 스테인리스강(S)을 포함한 재질이 채용될 수 있다. Furthermore, the second member 22 may be formed by adopting a material advantageous in thermal insulation performance, for example, a material including stainless steel (S), which has low thermal conductivity compared to aluminum and steel, may be employed.

예를 들어, 제2 부재(22)는 200계, 300계, 400계 스테인리스강으로 되고서 약 0.8 ~ 1.2mm의 두께를 가진 판재로 만들어질 수 있다.For example, the second member 22 may be made of 200 series, 300 series, or 400 series stainless steel and made of a plate having a thickness of about 0.8 to 1.2 mm.

스테인리스강(S)은 낮은 열전도도와 함께, 내식성이 뛰어나고 강도는 알루미늄에 비해 훨씬 높다. 이에 따라, 제2 부재(22)는 낮은 열전도도로 인해 외부에 또는 외부로부터 전달되는 열이나 냉기를 차단하면서 냉각수에 대한 내식성을 가질 수 있다. Stainless steel (S) has excellent corrosion resistance along with low thermal conductivity, and its strength is much higher than that of aluminum. Accordingly, the second member 22 may have corrosion resistance to cooling water while blocking heat or cold air transmitted to or from the outside due to low thermal conductivity.

또한, 스테인리스강(S)으로 된 제2 부재(22)를 포함한 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각플레이트(2)는, 상판과 하판 모두에 알루미늄을 적용한 종래의 냉각플레이트에 비해 구조 강성을 더욱 높일 수 있다. 이에 따라, 제2 부재가 배터리셀들의 아래에 배치되면, 배터리셀들의 무게를 구조적으로 강건하게 지지할 수 있다. In addition, the cooling plate 2 according to the first embodiment of the present invention including the second member 22 made of stainless steel (S) has structural rigidity compared to the conventional cooling plate in which aluminum is applied to both the upper and lower plates. can be raised further. Accordingly, when the second member is disposed under the battery cells, it is possible to structurally and strongly support the weight of the battery cells.

예를 들어 전기자동차의 경우에, 차체 진동이 배터리팩에 전달되면 무거운 배터리셀들을 아래에서 지지하는 냉각플레이트(2)가 휘어짐으로써 냉각 효율이 떨어질 수 있다. 강도가 높은 스테인리스강(S)이 냉각플레이트에 적용되면, 구조 강성은 높아지면서 진동에 의한 냉각플레이트의 변형을 저지할 수 있다. For example, in the case of an electric vehicle, when vehicle body vibration is transmitted to the battery pack, the cooling plate 2 supporting the heavy battery cells from below is bent, so that cooling efficiency may decrease. When high-strength stainless steel (S) is applied to the cooling plate, structural rigidity is increased and deformation of the cooling plate due to vibration can be prevented.

혹은, 운행 중에 이물질이 차체 하부를 타격할 수 있는데, 이러한 경우에 배터리팩의 케이스(1)가 파손되면서 냉각플레이트(2)까지 영향을 미칠 수 있다. 스테인리스강은 알루미늄에 비해 내충돌 성능이 우수하므로, 고강도의 스테인리스강(S)으로 된 제2 부재(22)를 포함한 냉각플레이트는, 하부의 이물질 타격시 배터리셀로 전달되는 충격에너지를 차단하고 냉각플레이트의 파손을 방지할 수 있다. Alternatively, foreign substances may hit the lower part of the vehicle body while driving. In this case, the case 1 of the battery pack may be damaged and may affect the cooling plate 2 as well. Since stainless steel has superior impact resistance compared to aluminum, the cooling plate including the second member 22 made of high-strength stainless steel (S) blocks the impact energy transmitted to the battery cell when a foreign substance is struck at the bottom and cools it It is possible to prevent damage to the plate.

또, 차체의 측면 충돌시에도 냉각플레이트(2)에 고강도의 스테인리스강(S)이 적용되기 때문에, 측면 충돌에 의한 냉각플레이트의 파손도 방지할 수 있다.In addition, since high-strength stainless steel (S) is applied to the cooling plate 2 even during a side collision of a vehicle body, damage to the cooling plate due to a side collision can be prevented.

제2 부재(22)는, 스테인리스강(S)으로 된 판재를 예컨대 스탬핑(Stamping) 가공하여 오목부(25)가 형성되고, 오목부 외 부분을 롤 포밍(Roll forming) 또는 굽힘(Bending) 가공하여 여러 번 절곡함으로써 중공부(24)를 갖춘 챔버 부재로 형성될 수 있다. 하지만, 제2 부재의 제조 방법은 반드시 이에 한정되지 않는다.The second member 22 is, for example, by stamping a plate made of stainless steel (S) to form a concave portion 25, and roll forming or bending the outer portion of the concave portion. By bending it several times, it can be formed into a chamber member having the hollow part 24 . However, the manufacturing method of the second member is not necessarily limited thereto.

제1 부재(21)와 제2 부재(22)는 예컨대 브레이징 등과 같은 접합에 의해 결합될 수 있으며, 이에 따라 결합 강성을 높이는 동시에 냉각수가 외부로 누수되지 않도록 완벽하게 밀봉할 수 있다. The first member 21 and the second member 22 may be coupled, for example, by bonding, such as brazing, thereby increasing bonding rigidity and completely sealing the coolant from leaking to the outside.

제1 부재(21)와 제2 부재(22)의 결합에 따라 완성된 냉각플레이트(2)는 케이스 본체(10)의 바닥판(11) 상에 놓일 수 있으며, 이때 제2 부재가 바닥판에 고정되게 예컨대 볼팅 등으로 장착될 수 있다. 따라서, 냉각플레이트(2)는 케이스(1) 내에 수용된 복수의 배터리셀을 안정되게 지지하면서 이들 배터리셀과 접촉하여 냉각할 수 있게 된다. The cooling plate 2 completed according to the coupling of the first member 21 and the second member 22 may be placed on the bottom plate 11 of the case body 10, in which case the second member is attached to the bottom plate. It can be fixedly mounted, for example by bolting or the like. Accordingly, the cooling plate 2 can be cooled in contact with the battery cells while stably supporting the plurality of battery cells accommodated in the case 1 .

또한, 냉각플레이트(2)는, 그 일측이 냉각수를 공급하는 제1 연결관(3)에 연결되고, 타측은 냉각수를 회수하여 배출하는 제2 연결관(4)에 연결될 수 있다.In addition, the cooling plate 2 may have one end connected to the first connecting pipe 3 for supplying cooling water, and the other end being connected to the second connecting pipe 4 from recovering and discharging the cooling water.

이로써, 제1 부재(21)와 제2 부재(22)의 오목부(25) 사이에 형성된 냉각수 유로(20)의 일단은 제1 연결관(3)에 연통되게 연결되어 제1 연결관으로부터 차가운 냉각수가 공급된다. 냉각수 유로(20)의 타단은 제2 연결관(4)에 연통되게 연결되어, 배터리셀로부터 열을 전달받고 승온된 냉각수를 제2 연결관으로 배출한다. Accordingly, one end of the cooling water flow path 20 formed between the concave portion 25 of the first member 21 and the second member 22 is connected in communication with the first connecting pipe 3 to be cooled from the first connecting pipe. Cooling water is supplied. The other end of the cooling water flow path 20 is connected in communication with the second connection pipe 4 , and receives heat from the battery cell and discharges the heated cooling water to the second connection pipe.

이상과 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트에 의하면, 기능에 맞게 제1 부재와 제2 부재의 재질을 서로 상이하게 적용하고, 예를 들어 알루미늄으로 된 제1 부재와 스테인리스강으로 된 제2 부재로 구성되어 스테인리스강의 기계적 물성을 활용함으로써, 냉각플레이트는 기존과 동등 수준의 냉각 성능을 만족하면서 동시에 구조 강성과 단열 성능을 증가시키고, 알루미늄만으로 구성된 냉각시스템보다 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the cooling plate of the battery pack according to the first embodiment of the present invention, the materials of the first member and the second member are applied differently from each other according to the function, for example, the first member made of aluminum and the stainless steel By utilizing the mechanical properties of stainless steel as it is composed of a second member made of steel, the cooling plate satisfies the cooling performance of the same level as the existing one, while increasing structural rigidity and thermal insulation performance, and reducing costs compared to a cooling system composed of only aluminum. can

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트를 도시한 단면도 및 부분 확대도이다. 3 is a cross-sectional view and a partially enlarged view illustrating a cooling plate of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트(2')는 제1 부재(21)와 제2 부재(22')를 포함할 수 있다. The cooling plate 2' of the battery pack according to the second embodiment of the present invention may include a first member 21 and a second member 22'.

여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트(2')는, 제2 부재(22')의 재질만 상이하고, 나머지 구성요소들은 전술한 본 발명의 제1 실시예에서 설명된 것과 동일하게 구성되어 사용될 수 있으므로, 나머지 구성요소들의 구성 및 작용의 상세한 설명을 생략하기로 한다. Here, in the cooling plate 2' of the battery pack according to the second embodiment of the present invention, only the material of the second member 22' is different, and the remaining components are described in the above-described first embodiment of the present invention. Since it can be configured and used in the same way as described above, a detailed description of the configuration and operation of the remaining components will be omitted.

제2 부재(22')는 내부에 중공부(24)를 갖춘 챔버 부재로서, 제1 부재(21)와 접하는 표면에 오목부(25)가 형성되어 제1 부재와 결합함으로써 제1 부재와 오목부 사이의 공간 내로 냉각수가 흐르는 냉각수 유로(20)를 구성할 수 있다.The second member 22' is a chamber member having a hollow part 24 therein, and a recessed part 25 is formed on a surface in contact with the first member 21 and is coupled to the first member to be concave with the first member. The cooling water flow path 20 through which the cooling water flows into the space between the parts may be configured.

제2 부재(22')는 대략 직육면체의 형상을 갖고서 그 내부의 중공부(24)에는 공기 또는 아르곤 가스 등과 같은 단열 가스가 수용될 수 있다.The second member 22' has a substantially rectangular parallelepiped shape, and an insulating gas such as air or argon gas may be accommodated in the hollow part 24 therein.

제2 부재(22')가 중공부(24)를 갖추고 중공부 내에 단열 가스가 채워짐으로써, 외부의 열 또는 냉기를 차단하는 단열 효과가 발휘될 수 있다.Since the second member 22 ′ has the hollow portion 24 and the insulation gas is filled in the hollow portion, an insulation effect of blocking external heat or cold air may be exhibited.

또한, 중공부(24)를 갖춘 제2 부재(22')는, 예를 들어 전기자동차의 경우에, 차체의 하부로부터 외부의 충격이 가해져도 충격에너지를 흡수할 수 있는 완충 공간을 확보할 수 있다. 즉, 중공부가 완충부의 역할을 수행할 수 있다.In addition, the second member 22' having the hollow part 24 can secure a buffer space that can absorb the impact energy even when an external impact is applied from the lower part of the vehicle body in the case of an electric vehicle, for example. there is. That is, the hollow part may perform the role of the buffer part.

더욱이, 제2 부재(22')는 단열 성능에 유리한 재질이 채택되어 형성될 수 있는데, 예를 들면 알루미늄, 강재 등에 비해 열전도도가 낮은 알루미늄-스테인리스강을 포함한 클래드 소재(C)가 채용될 수 있다. Furthermore, the second member 22 ′ may be formed by adopting a material advantageous in thermal insulation performance, for example, a clad material C including aluminum-stainless steel, which has low thermal conductivity compared to aluminum and steel, may be employed. there is.

예를 들어, 제2 부재(22')는 약 0.5 ~ 1.0mm의 두께를 가진 6000계열 알루미늄과, 약 0.5 ~ 1.0mm의 두께를 가진 200계, 300계, 400계 스테인리스강이 조합된 클래드 소재(C)로 만들어질 수 있다.For example, the second member 22' is a clad material in which 6000 series aluminum having a thickness of about 0.5 to 1.0 mm and 200 series, 300 series, and 400 series stainless steel having a thickness of about 0.5 to 1.0 mm are combined. (C) can be made.

제2 부재(22')에서, 추가적인 냉각 성능과 내식성이 필요한 경우에 냉각수와 닿는 부분과 외부로 노출되는 부분은 클래드 소재(C)의 알루미늄(A)을 배치하고, 단열 성능이 요구되는 부분에는 클래드 소재의 스테인리스강(S)이 배치될 수 있다. In the second member 22', in the case where additional cooling performance and corrosion resistance are required, the portion in contact with the coolant and the portion exposed to the outside are arranged with aluminum (A) of the clad material (C), and in the portion requiring thermal insulation performance A stainless steel (S) of a clad material may be disposed.

이에 따라, 제2 부재(22')는 낮은 열전도도로 인해 외부에 또는 외부로부터 전달되는 열이나 냉기를 차단하면서 냉각수에 대한 내식성이 강화될 수 있다. Accordingly, the second member 22 ′ may have improved corrosion resistance against cooling water while blocking heat or cold air transmitted to or from the outside due to low thermal conductivity.

또한, 알루미늄-스테인리스강의 클래드 소재(C)로 된 제2 부재(22')를 포함한 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각플레이트(2')는, 상판과 하판 모두에 알루미늄을 적용한 종래의 냉각플레이트에 비해 구조 강성을 더욱 높일 수 있다. 이에 따라, 제2 부재가 배터리셀들의 아래에 배치되면, 배터리셀들의 무게를 구조적으로 강건하게 지지할 수 있다. In addition, the cooling plate 2' according to the second embodiment of the present invention including the second member 22' made of a clad material (C) of aluminum-stainless steel is a conventional cooling in which aluminum is applied to both the upper plate and the lower plate. Structural rigidity can be further increased compared to the plate. Accordingly, when the second member is disposed under the battery cells, it is possible to structurally and strongly support the weight of the battery cells.

강도가 높은 스테인리스강(S)을 포함한 알루미늄-스테인리스강의 클래드 소재(C)가 냉각플레이트에 적용되면, 냉각플레이트(2')의 구조 강성은 높아지면서 진동에 의한 냉각플레이트의 변형을 저지할 수 있고, 하부의 이물질 타격시 배터리셀로 전달되는 충격에너지를 차단할 수 있다. When the clad material (C) of aluminum-stainless steel including high-strength stainless steel (S) is applied to the cooling plate, the structural rigidity of the cooling plate (2') is increased and deformation of the cooling plate due to vibration can be prevented. , it is possible to block the impact energy transmitted to the battery cell when a foreign substance in the lower part is struck.

제2 부재(22')는, 알루미늄-스테인리스강의 클래드 소재(C)로 된 판재를 예컨대 스탬핑 가공하여 오목부(25)가 형성되고, 오목부 외 부분을 롤 포밍 또는 굽힘 가공하여 여러 번 절곡함으로써 중공부(24)를 갖춘 챔버 부재로 형성될 수 있다. 하지만, 제2 부재의 제조 방법은 반드시 이에 한정되지 않는다.The second member 22' is formed by stamping, for example, a plate made of aluminum-stainless steel clad material (C) to form a recessed portion 25, roll forming or bending the outer portion of the recessed portion and bending it several times. It may be formed as a chamber member having a hollow portion 24 . However, the manufacturing method of the second member is not necessarily limited thereto.

제1 부재(21)와 제2 부재(22')는 예컨대 브레이징 등과 같은 접합에 의해 결합될 수 있으며, 이에 따라 결합 강성을 높이는 동시에 냉각수가 외부로 누수되지 않도록 완벽하게 밀봉할 수 있다. The first member 21 and the second member 22' may be coupled by bonding such as, for example, brazing, thereby increasing bonding rigidity and completely sealing the coolant from leaking to the outside.

이상과 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트에 의하면, 기능에 맞게 제1 부재와 제2 부재의 재질을 서로 상이하게 적용하고, 예를 들어 알루미늄으로 된 제1 부재와 알루미늄-스테인리스강의 클래드 소재로 된 제2 부재로 구성되어, 클래드 소재의 기계적 물성을 활용함으로써, 냉각플레이트는 기존과 동등 수준의 냉각 성능을 만족하면서 동시에 구조 강성과 단열 성능을 증가시키고, 알루미늄만으로 구성된 냉각시스템보다 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the cooling plate of the battery pack according to the second embodiment of the present invention, the materials of the first member and the second member are applied differently from each other according to the function, for example, the first member made of aluminum and the aluminum -Consisting of a second member made of a stainless steel clad material and utilizing the mechanical properties of the clad material, the cooling plate satisfies the cooling performance equivalent to the existing one, while increasing structural rigidity and thermal insulation performance, and cooling composed of aluminum only It can be cheaper than the system.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트를 도시한 단면도 및 부분 확대도이다. 4 is a cross-sectional view and a partially enlarged view illustrating a cooling plate of a battery pack according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트(2")는 제1 부재(21)와 제2 부재(22")를 포함할 수 있다. The cooling plate 2″ of the battery pack according to the third embodiment of the present invention may include a first member 21 and a second member 22″.

여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트(2")는, 제2 부재(22")의 재질만 상이하고, 나머지 구성요소들은 전술한 본 발명의 제1 실시예 또는 제2 실시예에서 설명된 것과 동일하게 구성되어 사용될 수 있으므로, 나머지 구성요소들의 구성 및 작용의 상세한 설명을 생략하기로 한다. Here, in the cooling plate 2" of the battery pack according to the third embodiment of the present invention, only the material of the second member 22" is different, and the remaining components are the first embodiment or the first embodiment of the present invention described above. Since it may be configured and used in the same manner as described in the second embodiment, detailed descriptions of the configuration and operation of the remaining components will be omitted.

제2 부재(22")는 내부에 중공부(24)를 갖춘 챔버 부재로서, 제1 부재(21)와 접하는 표면에 오목부(25)가 형성되어 제1 부재와 결합함으로써 제1 부재와 오목부 사이의 공간 내로 냉각수가 흐르는 냉각수 유로(20)를 구성할 수 있다.The second member 22 ″ is a chamber member having a hollow portion 24 therein, and a concave portion 25 is formed on a surface in contact with the first member 21 to engage the first member and thereby concave with the first member 21 . The cooling water flow path 20 through which the cooling water flows into the space between the parts may be configured.

제2 부재(22")는 대략 직육면체의 형상을 갖고서 그 내부의 중공부(24)에는 공기 또는 아르곤 가스 등과 같은 단열 가스가 수용될 수 있다.The second member 22 ″ has a substantially rectangular parallelepiped shape, and an insulating gas such as air or argon gas may be accommodated in the hollow portion 24 therein.

제2 부재(22")가 중공부(24)를 갖추고 중공부 내에 단열 가스가 채워짐으로써, 외부의 열 또는 냉기를 차단하는 단열 효과가 발휘될 수 있다.Since the second member 22 ″ has the hollow portion 24 and the insulation gas is filled in the hollow portion, an insulation effect of blocking external heat or cold air may be exhibited.

또한, 중공부(24)를 갖춘 제2 부재(22")는, 예를 들어 전기자동차의 경우에, 차체의 하부로부터 외부의 충격이 가해져도 충격에너지를 흡수할 수 있는 완충 공간을 확보할 수 있다. 즉, 중공부가 완충부의 역할을 수행할 수 있다.In addition, in the case of an electric vehicle, for example, the second member 22" having the hollow part 24 can secure a buffer space capable of absorbing impact energy even when an external impact is applied from the lower part of the vehicle body. That is, the hollow part may serve as a buffer part.

더욱이, 제2 부재(22")는 단열 성능에 유리한 재질이 채택되어 형성될 수 있는데, 예를 들면 알루미늄, 강재 등에 비해 열전도도가 낮은 스테인리스강-플라스틱-스테인리스강을 포함한 샌드위치 소재(W)가 채용될 수 있다.Furthermore, the second member 22" may be formed by adopting a material advantageous in heat insulation performance, for example, a sandwich material W including stainless steel-plastic-stainless steel, which has low thermal conductivity compared to aluminum, steel, etc. can be hired

예를 들어, 제2 부재(22")는 각각으로 약 0.1 ~ 0.4mm의 두께를 가진 200계, 300계, 400계 스테인리스강들 사이에, 약 0.3 ~ 1.0mm의 두께를 가진 폴리프로필렌, 폴리아미드 등의 플라스틱이 조합된 샌드위치 소재(W)로 만들어질 수 있다.For example, the second member 22″ may be formed between 200 series, 300 series, and 400 series stainless steels each having a thickness of about 0.1 to 0.4 mm, polypropylene, polypropylene having a thickness of about 0.3 to 1.0 mm. It may be made of a sandwich material (W) in which a plastic such as amide is combined.

제2 부재(22")는, 추가적인 단열 성능과 경량화가 필요한 경우에 스테인리스강(S)으로 된 한 쌍의 판재 사이에 플라스틱(P)으로 된 코어가 삽입된 3중 구조의 샌드위치 소재(W)로 형성될 수 있다. The second member 22" is a sandwich material (W) having a triple structure in which a core made of plastic (P) is inserted between a pair of plates made of stainless steel (S) when additional heat insulation performance and weight reduction are required can be formed with

이에 따라, 제2 부재(22")는, 코어용으로 삽입된 플라스틱(P)의 열전도도가 알루미늄, 강재 등은 물론, 스테인리스강(S)보다 낮아 단열 성능이 극대화될 수 있고, 이로 인해 외부에 또는 외부로부터 전달되는 열이나 냉기를 차단하면서 냉각수에 대한 내식성도 강화될 수 있다. Accordingly, in the second member 22 ″, the thermal conductivity of the plastic (P) inserted for the core is lower than that of aluminum, steel, etc., as well as stainless steel (S), so that the thermal insulation performance can be maximized, and thus the external Corrosion resistance to cooling water can also be enhanced while blocking heat or cold air transferred to or from the outside.

또한, 스테인리스강-플라스틱-스테인리스강의 샌드위치 소재(W)로 된 제2 부재(22")를 포함한 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각플레이트(2")는, 상판과 하판 모두에 알루미늄을 적용한 종래의 냉각플레이트에 비해 구조 강성을 더욱 높일 수 있다. In addition, the cooling plate 2" according to the third embodiment of the present invention including the second member 22" made of a stainless steel-plastic-stainless steel sandwich material (W) is made of aluminum applied to both the upper plate and the lower plate. Structural rigidity can be further increased compared to the conventional cooling plate.

또, 스테인리스강-플라스틱-스테인리스강의 샌드위치 소재(W)로 된 제2 부재(22")를 포함한 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각플레이트(2")는, 두께를 두껍게 하여 강성을 높여도 낮은 밀도 때문에, 상판과 하판 모두에 알루미늄을 적용한 종래의 냉각플레이트에 비해 경량화시킬 수 있다. In addition, the cooling plate 2" according to the third embodiment of the present invention, including the second member 22" made of a stainless steel-plastic-stainless steel sandwich material W, increases the rigidity by increasing the thickness. Due to the low density, it is possible to reduce the weight compared to the conventional cooling plate in which aluminum is applied to both the upper and lower plates.

이에 따라, 제2 부재(22")가 배터리셀들의 아래에 배치되면, 냉각플레이트의 중량을 많이 증가시키지 않고서도 배터리셀들의 무게를 구조적으로 강건하게 지지할 수 있다. Accordingly, when the second member 22 ″ is disposed under the battery cells, it is possible to structurally and robustly support the weight of the battery cells without significantly increasing the weight of the cooling plate.

강도가 높은 스테인리스강(S)을 포함한 스테인리스강-플라스틱-스테인리스강의 샌드위치 소재(W)가 냉각플레이트에 적용되면, 냉각플레이트(2")의 구조 강성은 높아지면서 진동에 의한 냉각플레이트의 변형을 저지할 수 있고, 하부의 이물질 타격시 배터리셀로 전달되는 충격에너지를 차단할 수 있다. When a stainless steel-plastic-stainless steel sandwich material (W) including high-strength stainless steel (S) is applied to the cooling plate, the structural rigidity of the cooling plate (2") increases and the deformation of the cooling plate due to vibration is prevented. It is possible to block the impact energy transmitted to the battery cell when a foreign substance on the bottom is struck.

제2 부재(22")는, 스테인리스강-플라스틱-스테인리스강의 샌드위치 소재(W)로 된 판재를 예컨대 스탬핑 가공하여 오목부(25)가 형성되고, 오목부 외 부분을 롤 포밍 또는 굽힘 가공하여 여러 번 절곡함으로써 중공부(24)를 갖춘 챔버 부재로 형성될 수 있다. 하지만, 제2 부재의 제조 방법은 반드시 이에 한정되지 않는다.The second member 22" is formed by stamping, for example, a plate made of a stainless steel-plastic-stainless steel sandwich material W, to form a recess 25, and roll forming or bending the outside of the recess to form various pieces. It can be formed by bending the chamber member with the hollow part 24. However, the manufacturing method of the second member is not necessarily limited thereto.

제1 부재(21)와 제2 부재(22")는 예컨대 브레이징 등과 같은 접합에 의해 결합될 수 있으며, 이에 따라 결합 강성을 높이는 동시에 냉각수가 외부로 누수되지 않도록 완벽하게 밀봉할 수 있다. The first member 21 and the second member 22" may be coupled by bonding such as, for example, brazing, thereby increasing bonding rigidity and completely sealing the coolant from leaking to the outside.

이상과 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리팩의 냉각플레이트는, 기능에 맞게 제1 부재와 제2 부재의 재질을 서로 상이하게 적용하고, 예를 들어 알루미늄으로 된 제1 부재와 스테인리스강-플라스틱-스테인리스강의 샌드위치 소재로 된 제2 부재로 구성되어, 샌드위치 소재의 기계적 물성을 활용함으로써, 기존과 동등 수준의 냉각 성능을 만족하면서 동시에 구조 강성과 단열 성능을 증가시키고, 알루미늄만으로 구성된 냉각시스템보다 비용을 절감하고 경량화시킬 수 있다.As described above, in the cooling plate of the battery pack according to the third embodiment of the present invention, the materials of the first member and the second member are applied differently from each other according to the function, for example, the first member made of aluminum and the stainless steel It is composed of a second member made of a steel-plastic-stainless steel sandwich material, and by utilizing the mechanical properties of the sandwich material, it satisfies the cooling performance at the same level as the existing one, while increasing structural rigidity and thermal insulation performance, and cooling composed of only aluminum It is possible to reduce the cost and make it lighter than the system.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains.

예를 들면, 도면들에서는 제1 부재와 제2 부재가 배터리팩의 높이방향을 따라 상하로 적층되게 배치되는 것으로 도해하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 제1 및 제2 부재는 좌우로 중첩되어 배치될 수 있다. For example, although the drawings illustrate that the first member and the second member are stacked up and down along the height direction of the battery pack, the present invention is not limited thereto, and the first and second members are disposed while overlapping left and right can be

따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 케이스 2, 2', 2": 냉각플레이트
3: 제1 연결관 4: 제2 연결관
10: 케이스 본체 11: 바닥판
12: 측벽 13: 플랜지부
20: 냉각수 유로 21: 제1 부재
22, 22', 22": 제2 부재 23: 핀부재
24: 중공부 25: 오목부
A: 알루미늄 C: 클래드 소재
P: 플라스틱 S: 스테인리스강
W: 샌드위치 소재1: Case 2, 2', 2": Cooling plate
3: first connector 4: second connector
10: case body 11: bottom plate
12: side wall 13: flange portion
20: coolant flow passage 21: first member
22, 22', 22": second member 23: pin member
24: hollow part 25: concave part
A: Aluminum C: Clad material
P: plastic S: stainless steel
W: Sandwich material

Claims (10)

판 형상의 제1 부재; 및
상기 제1 부재에 접하도록 배치되고, 상기 제1 부재와 접하는 표면에 오목부가 형성되어 냉각수 유로를 구성하며, 내부에 중공부를 갖춘 제2 부재
를 포함하고,
상기 제2 부재는 상기 제1 부재보다 열전도도가 낮으면서 고강도인 재질을 포함하는 배터리팩의 냉각플레이트.
a plate-shaped first member; and
A second member disposed to be in contact with the first member, a concave portion is formed on a surface in contact with the first member to constitute a cooling water passage, and a hollow portion therein
including,
The second member is a cooling plate of the battery pack comprising a material having a higher strength and lower thermal conductivity than the first member.
 제1항에 있어서,
상기 제2 부재의 중공부에는 단열 가스가 수용된 배터리팩의 냉각플레이트.
The method of claim 1,
A cooling plate of the battery pack in which the insulating gas is accommodated in the hollow portion of the second member.
 제2항에 있어서,
상기 제2 부재는 스테인리스강을 포함한 재질로 형성된 배터리팩의 냉각플레이트.
3. The method of claim 2,
The second member is a cooling plate of the battery pack formed of a material including stainless steel.
 제3항에 있어서,
상기 제2 부재는 알루미늄-스테인리스강을 포함한 클래드 소재로 형성된 배터리팩의 냉각플레이트.
4. The method of claim 3,
The second member is a cooling plate of the battery pack formed of a clad material including aluminum-stainless steel.
 제3항에 있어서,
상기 제2 부재는 스테인리스강으로 된 한 쌍의 판재 사이에 플라스틱으로 된 코어가 삽입된 샌드위치 소재로 형성된 배터리팩의 냉각플레이트.
4. The method of claim 3,
The second member is a cooling plate of a battery pack formed of a sandwich material in which a plastic core is inserted between a pair of stainless steel plates.
 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 부재는 알루미늄을 포함한 재질로 형성된 배터리팩의 냉각플레이트.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The first member is a cooling plate of the battery pack formed of a material including aluminum.
 제6항에 있어서,
상기 제1 부재는, 상기 제2 부재의 오목부에 대응되게 배치되고 상기 오목부를 향하여 형성된 복수의 핀(Fin)부재를 포함하는 배터리팩의 냉각플레이트.
7. The method of claim 6,
The first member is disposed to correspond to the concave portion of the second member and the cooling plate of the battery pack includes a plurality of fin members formed toward the concave portion.
 제6항에 있어서,
상기 제1 부재와 상기 제2 부재는 접합에 의해 결합된 배터리팩의 냉각플레이트.
7. The method of claim 6,
The first member and the second member are coupled by bonding to the cooling plate of the battery pack.
 제6항에 있어서,
상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 오목부 사이에 형성된 상기 냉각수 유로의 일단은 냉각수를 공급하는 제1 연결관에 연통되고, 상기 냉각수 유로의 타단은 냉각수를 배출하는 제2 연결관에 연통된 배터리팩의 냉각플레이트.
7. The method of claim 6,
One end of the cooling water flow path formed between the first member and the concave portion of the second member communicates with a first connection pipe for supplying cooling water, and the other end of the cooling water flow path communicates with a second connection pipe for discharging cooling water. Battery pack cooling plate.
 제6항에 있어서,
상기 냉각플레이트는 복수의 배터리셀과 케이스 본체 사이에 배치되고,
상기 제1 부재는 상기 복수의 배터리셀과 접촉하는 배터리팩의 냉각플레이트.7. The method of claim 6,
The cooling plate is disposed between the plurality of battery cells and the case body,
The first member is a cooling plate of the battery pack in contact with the plurality of battery cells.
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